BÁO CÁO đồ án QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP đệm HẤP THỤ SO2 BẰNG NƯỚC NĂNG SUẤT 1010 m3 h

q BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THỤ SO2 BẰNG NƯỚC NĂNG SUẤT 1010 m3/h CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Đoàn Văn Hồng Thiện Hồ Hữu Lợi B1808934 Ngành: CN Kỹ thuật hóa học K44 Tháng 12/2021 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập trường, hướng dẫn bảo tận tình thầy mơn Cơng nghệ kỹ thuật hóa học, em hồn thành Đồ án Q trình thiết bị Qua trình tìm hiểu, nghiên cứu với nỗ lực thân đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy PGS TS Đồn Văn Hồng Thiện, em hoàn thành đồ án thời hạn Do lần đầu làm đồ án, trình độ thân cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS TS Đoàn Văn Hồng Thiện thầy cô môn giúp đỡ em thời gian qua Cần Thơ, ngày 12 tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG 1: 1.1 TỔNG QUAN TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2 1.1.1 Tính chất hóa lý .5 1.1.2 Tác hại khí SO2 1.1.3 Các nguồn tạo SO2 .6 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỦ LÝ SO2 1.2.1 Sơ lược phương pháp hấp thụ .7 1.2.2 Các phương pháp xử lý SO2 .8 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11 2.1 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 11 2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH .13 3.1 Các thông số ban đầu 13 3.2 Cân vật chất 13 3.3 Các thông số dịng khí 14 3.4 Các thơng số dịng lỏng 16 3.5 Tính đường kính thiết bị .18 3.6 Tính chiều cao cột đệm theo đơn vị truyền khối 19 3.7 Tính chiều cao thân tháp .23 3.8 Tính cân lượng 23 CHƯƠNG 4: TÍNH CƠ KHÍ .26 4.1 Tính trở lực 26 4.2 Tồn thất áp suất đệm ướt 27 4.3 Chiều dày thân tháp 28 4.4 Tính chiều dày đáy, nắp 29 4.5 Tính ống dẫn lỏng ống dẫn khí 29 4.5.1 Ống dẫn khí 29 4.5.2 Ống dẫn lỏng: 29 4.6 Tính ghép bích nối 30 4.7 Tính lưới đỡ đệm đĩa phân phối lỏng .32 4.8 Tính chân đỡ tay treo .34 4.8.1 Khối lượng đáy, nắp tháp .34 4.8.2 Khối lượng thân tháp .34 4.8.3 Tổng khối lượng tháp hấp thu 34 4.8.4 Tải trọng tháp 35 CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 36 5.1 Tính bồn cao vị .36 5.2 Tính cơng suất quạt 38 5.3 Tính công suất bơm 40 CHƯƠNG 6: TÍNH KINH TẾ CHO QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 43 6.1 Tính cho thiết bị 43 6.2 Tính cho thiết bị phụ .43 6.3 Tổng số tiền đầu tư .43 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan khí SO2 1.1.1 Tính chất hóa lý SO2 chất khí khơng màu, mùi kích thích mạnh, dễ hóa lỏng, dễ hịa tan nước (ở điều kiện bình thường thể tích nước hịa tan 40 thể tích SO 2) SO2 có phân tử lượng 64, nặng khơng khí, tỷ trọng 2,26 dễ hòa tan nước, dung dịch rượu metylic (CH3OH) rượu etylic (C2H5OH) loại este Khi hòa tan nước tạo thành dung dịch sunfurơ tồn dạng: chủ yếu SO2.nH2O phẩn nhỏ H2SO3 SO2 có nhiệt độ nóng chảy - 75oC nhiệt độ sơi 10oC Nguyên tử S phân tử SO2 có cặp electron hóa trị tự linh động trạng thái oxi hóa trung gian (+4) nên SO tham gia phản ứng theo nhiều kiểu khác Trong mơi trường khơng khí, SO2 dễ bị oxi hóa biến thành SO khí SO3 tác dụng với H2O môi trường ẩm biến thành acid muối sunfat Chúng nhanh chóng tách khỏi khí rơi xuống gây nhiễm cho môi trường đất môi trường nước 1.1.2 Tác hại khí SO2 a Đối với sức khỏe người SO2 chất có tính kích thích, nồng độ định gây co giật trơn khí quản Ở nồng độ lớn gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng tạo thành axit SO2 xâm nhập vào thể người chủ yếu qua đường hô hấp qua tiếp xúc da gây số biến đổi thể làm rối loạn chức số quan Bảng: Liều lượng gây độc [1] mg SO2/m3 20 – 30 50 130 – 260 1000 – 1300 Tác hại Giới hạn gây độc tính Kích thích đường hơ hấp, ho Liều nguy hiểm sau hít thở (30 – 60 phút) Liều gây chết nhanh (30 – 60 phút) SO2 xâm nhập vào thể qua da gây chuyển đổi hóa học làm hàm lượng kiềm máu giảm, ammoniac bị đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường protein, gây thiếu vitamin B C, ức chế enzym oxydaza, tạo methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu b Đối với thực vật Các lồi thực vật nhạy cảm với khí SO2 rêu địa y Bảng: Nồng độ gây độc Nồng độ (ppm) Tác hại 0,03 Ảnh hưởng đến sinh trưởng rau 0,15 – 0,3 Gây độc kinh niên 1-2 Chấn thương sau vài tiếp xúc c Đối với mơi trường SO2 bị oxi hóa ngồi khơng khí phản ứng vơi nước mưa tạo thành acid sulfuric hay muối sulfate gây tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường Mưa axit rơi mặt đát rửa trôi chất dinh dưỡng mặt đất mang kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước hồ, phá hỏng loại thức ăn, uy hiếp sinh tồn loài sinh vật sống nước Các ảnh hưởng pH đến hệ thủy sinh vật [2]: pH < 6,0: Các sinh vật chuỗi thức ăn bị chết (phù du,…), nguồn thức ăn quan trọng cá pH < 5,5: Cá sinh sản Cá khó sống sót Cá lớn bị dị dạng pH < 5: Quần thể cá bị chết pH < 4: Xuất sinh vật khác với sinh vật ban đầu Mưa axit làm tổn thương cây, gây trở ngại trình quang hợp, làm cho bị vàng rơi rụng, làm giảm độ màu mỡ đất cản trở sinh trưởng cối Gây ăn mòn phá hủy cơng trình kiến trúc 1.1.3 Các nguồn tạo SO2 Khí SO2 tạo đốt cháy hợp chất chứa lưu huỳnh hay nguyên tử lưu huỳnh Hiện nguồn tạo khí SO2 bao gồm: + Các nhà máy nhiệt điện + Các lò nung, nồi đốt nhiên liệu than đá, khí đốt, dầu hỏa khí đốt có chứa lưu huỳnh + SO2 sinh từ ngành sản xuất công nghiệp: nhà máy lọc dầu, nhà máy luyện kim, lò đúc, nhà máy sản xuất H2SO4 1.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý SO2 1.2.1 Sơ lược phương pháp hấp thụ Hấp thụ phương pháp làm khí thải độc hại (chất bị hấp thụ) vào môi trường lỏng (dung môi hấp thụ) Khi tiếp xúc với khí thải, chất độc hại tác dụng với chất môi trường lỏng giữ lại theo cách: hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học Hấp thụ vật lý: hòa tan chất bị hấp thụ vào mơi trường hấp thụ, chấ khí hịa tan khơng tạo hợp chất hóa học với dung mơi, thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (q trình hịa tan đơn thuần) Hấp thụ hóa học: q trình chất bị hấp thụ tham gia vào số phản ứng hóa học với dung mơi hấp thụ Chất khí độc hại bị biến đổi chất hóa học trở thành chất khác Q trình hấp thụ mạnh hay yếu tùy thuộc vào chất hóa học dung mơi chất nhiễm khí thải Để hấp thụ số chất ta phải dựa vào độ hịa tan chọn lọc chất khí dung mơi để chọn lọc dung mơi cho thích hợp chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học) Q trình hấp thụ tốt hay xấu phần lớn tính chất dung môi định Ưu điểm: Rẻ tiền, sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ khí độc hại SO 2, H2S, NH3, HF,… xử lý tốt với phương pháp với dung mơi nước dung mơi thích hợp Có thể sử dụng kết hợp cần rửa khí làm bụi, khí thải có chứa bụi lẫn khí độc hại mà chất khí có khả hịa tan tốt nước rửa Nhược điểm: Hiệu suất làm không cao, hệ số làm giảm nhiệt độ dịng khí cao nên khơng thể dùng xử lý dịng khí thải có nhiệt độ cao, trình hấp thụ trình tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lý khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị tăng hiệu trình xử lý Thiết bị trở nên cồng kềnh, phức tạp Việc lựa chọn dung mơi thích hợp khó khăn, chất xử lý khơng có khả hịa tan nước Kèm theo số yếu tố: Dung mơi có độc hại cho người sử dụng môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp tốn hóc búa mang tính kinh tế kỹ thuật, giá thành dung môi định lớn đến giá thành xử lý hiệu xử lý Phải tái sinh dung mơi (dịng chất thải thứ cấp) sử dụng dung môi đắt tiền Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống trở nên cồng kềnh, phức tạp Khi làm việc, tượng “sặc” dễ xảy ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới pha lỏng không tốt, đặc biệt dịng khí thải có hàm lượng bụi lớn 1.2.2 Các phương pháp xử lý SO2 a Hấp thụ khí SO2 nước Là phương pháp đơn giản ứng dụng sớm để loại bỏ khí SO khí thải, khói từ lị cơng nghiệp Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hồn ngun Nhược điểm: Do độ hịa tan khí SO2 nước thấp nên thường phải dùng lượng nước lớn thiết bị hấp thụ phải tích lớn, cồng kềnh Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng đến 100 0C nên tốn nhiều lượng, chi phí nhiệt lớn b Hấp thụ khí SO2 sữa vơi Đây phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền sẵn có nơi CaCO3 + SO2  CaSO3 + CO2 CaO + SO2  CaSO3 2CaSO3 + O2  2CaSO4 Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn, chi phí vận hành thấp, chất hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm khí mà khơng cần phải làm lạnh tách bụi sơ bộ, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit khơng chiếm nhiều diện tích xây dựng Nhược điểm: đóng cặn thiết bị tạo thành CaSO CaSO3, gây tắc nghẽn đường ống ăn mịn thiết bị c Xử lý khí SO2 ammoniac Phương pháp hấp thụ khí SO dung dịch ammoniac tạo muối amoni sulfit amoni bisulfit theo phản ứng sau: SO2 + 2NH3 + H2O  (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O  2NH4HSO3 Ưu điểm: hiệu cao, chất hấp thụ dễ kiếm thu muối amoni sulfit amoni bisulfit sản phẩm cần thiết Nhược điểm: tốn kém, chi phí đầu tư vận hành cao d Xử lý SO2 magie oxit Các phản ứng xảy sau: MgO + SO2  MgSO3 MgSO3 + SO2 + H2O  Mg(HSO3)2 Mg(HSO3)2 + MgO  2MgSO3 + H2O Ưu điểm: làm khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu axit sulfuric sản phẩm thu hồi, hiệu xử lý cao, MgO dễ kiếm rẻ Nhược điểm: quy trình cơng nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tổn hao MgO nhiều e Xử lý SO2 kẽm oxit Phương pháp dựa theo phản ứng sau: SO2 + ZnO + 2.5 H2O  ZnSO3.2,5H2O ZnSO3.2,5H2O  ZnO + SO2 + 2,5H2O Ưu điểm: làm khí nhiệt độ cao (200 – 2500C) Nhược điểm: hình thành ZnSO làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi kinh tế nên phải thường xuyên tách chúng (cho bốc hơi) bổ sung lượng ZnO tương đương f Xử lý SO2 kẽm oxit kết hợp với natri sulfit Phương pháp dựa theo phản ứng sau: Na2CO3 + SO2  Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3 2NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + Na2SO3 + H2O Ưu điểm: khơng địi hỏi làm nguội sơ khói thải, hiệu xử lý cao Nhược điểm: hệ thống xử lý phức tạp tiêu hao nhiều muối natri g Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu Phương pháp sử dụng nhiều xử lý khí thải từ nhà máy luyện kim màu Chất hấp thụ chủ yếu dùng xyđilin đimetylanilin Quá trình sulfiđin Chất hấp thụ sử dụng hỗn hợp xyđilinvà nước theo tỉ lệ 1:1 2C6H3(CH3)2NH2 + SO2  2C6H3(CH3)2NH2.SO2 Nếu khí thải có nồng độ SO thấp quy trình khơng kinh tế tổ hao xyđilin Q trình khử SO2 đimetylanilin Với khí thải có 35% (thể tích) khí SO dùng đimetylanilin làm chất hấp thụ có hiệu dùng xyđilin h Hấp thụ khí SO2 than hoạt tính Phương pháp áp dụng tốt để xử lý khói thải từ nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim sản xuất axit sulfuric với hiệu kinh tế đáng kể Ưu điểm: sơ đồ hệ thống đơn giản vạn năng, áp dụng cho q trình cơng nghệ có thải khí SO2 cách liên tục hay gián đoạn, cho phép làm việc với khí thải có nhiệt độ cao (trên 100oC) Nhược điểm: tùy thuộc vào q trình hồn ngun tiêu hao nhiều vật liệu hấp thụ sản phẩm thu hồi có lẫn nhiều axit sulfuric tận dụng khó khăn, phải xử lý tiếp sử dụng i Hấp thụ khí SO2 vơi, đá vôi, đolomit Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao Nhược điểm: chi phí đầu tư lớn cho vật liệu chế tạo đắt (làm việc mơi trường ăn mịn mạnh nhiệt độ cao Trong đồ án giới thiệu phương pháp hấp thụ phương pháp tối ưu để loại bỏ khí độc, ngồi cịn có nhiều ưu điểm như: giá thành chế tạo không cao, dễ chế tạo, dễ vận hành, có nhiều lựa chọn cho dung môi hấp thụ, nhiên phương pháp lại có ưu nhược điểm khác Tùy vào điều kiện, ta phải lựa chọn thiết bị phương pháp phù hợp để đạt hiệu xuất cao Suy ra: m = m1 + m2 = 5300,5 + 2267,4 = 7567,9 (kg) Tải trọng mà lưới đỡ đệm chịu theo đơn vị diện tích là: 7567,9 ∗9,81 ( ) m.g P= = =0,0696 N /mm Sl 1065962 Tải trọng mà phải chịu tính theo đơn vị chiều dài: q= P D l 0,0696∗1165 = =1,53 N /mm n 53 Ở ta chọn dài để tính bền theo ngun tắc ngắn bền dài bền Để đơn giản ta xét dài đĩa, chịu lực phân phối gối đỡ đầu Tính độ bền theo dài nhất: Mx max = q D 2l Kiểm tra bền nhân tố trạng thái ứng suất đơn: Mx max Mx max h Mx max 12 h q D 2l σ Zmax = y max = = = Jx Jx 2 8.b h2 b h3 Với: J x = b h 12 Theo điều kiện bền: σ Zmax ≤ 146,67 6∗1,53∗1165 ≤146,67 8.10 h2 h ≥ 32,6 mm Vậy chọn chiều dày h = 33 mm Khối lượng lưới đỡ đệm: m lưới= π π D l h ρ ) 0,4= ( 1,165 0,033 7900 ) 0,4=111,16 kg ( 4 Sử dụng lưới đỡ đệm Tính đĩa phân phối lỏng Chọn đĩa phân phối lỏng loại 1, vật liệu làm đĩa thép X18H10T Theo bảng IX.22, trang 230, sổ tay QTVTB tập 2, ta có kích thước đĩa phân phối lỏng sau: Đường kính đĩa: Dd = 750 mm Đường kính ống dẫn lỏng: D = 44,5 mm Chiều dày ống dẫn lỏng: S = 2,5 mm Bước ống: t = 70 mm Số lượng ống n = 70 ống Chiều dày đĩa loại 1: mm Khối lượng đĩa phân phối lỏng m đĩa = π π D d −n D 2) ρ t= ( 0,75 2−70.0,0445 2) 7900 0,004=10,52kg ( 4 Sử dụng đĩa phân phối lỏng 4.8 Tính chân đỡ tay treo 4.8.1 Khối lượng đáy, nắp tháp mđ = m – mống dẫn lỏng Trong đó: m : khối lượng đáy, nắp lúc chưa có ống dẫn lỏng, khí mống dẫn lỏng : khối lượng phần ống dẫn lỏng chiếm chỗ Với: π m ống dẫn lỏng = D 2dl S ρ Với  = 7900 kg/m3 ( bảng XII.7, trang 313 Sổ tay QTVTB tập 2) S: bề dày đáy tháp, S = mm Ddl : đường kính ống dẫn lỏng Thế số vào ta được: π π m ống dẫn lỏng = D 2dl S ρ= 0,1252 0,005.7900=0,48 kg 4 Suy ra: mđáy+nắp = 129,68 – 2.0,48 = 128,72 kg (do chất liệu đường kính ống dẫn lỏng ống dẫn khí nhau) 4.8.2 Khối lượng thân tháp Khối lượng thân tháp tính theo cơng thức sau: mthân=V thân ρ Thể tích thân tháp: π π π π π π V thân = ( D 2n−D 2t ) H − D 2dl + D 2dk S= ( 1,1982−1,192 ) 13− 0,1252+ 0,1252 0,004= 4 4 4 ( ) ( ) Vậy: mthân=V thân ρ=0,195.7900=1540,5 kg 4.8.3 Tổng khối lượng tháp hấp thu m tổng =m đáy +m nắp + mthân + m đệm khô +m dd +m bích−thân ++ m bích−ống lỏng +m bích−ống khí + mlưới +m đĩa =64,36+64,36 + 4.8.4 Tải trọng tháp P=mtổng g=17745,26.9,81=174081 N Chọn tháp có chân đỡ tai treo Tải trọng đặt lên chân đỡ, tai treo là: P 1= 174081 =24868,71 N Chọn chân đỡ, tay treo chịu tải trọng 2,5.10 N, theo bảng XIII.35, trang 437, sổ tay QTVTB tập 2, ta có thơng số chân đỡ tay treo: Kích thích chân đỡ L = 250 mm B = 180 mm B1 =215 mm B2 = 290 mm H = 350 mm h = 185 mm s = 16 mm l = 90 mm d = 27 mm Khối lượng tay treo là: 3,48 kg Kích thước tay treo L = 150 mm B = 120 mm B1 = 130 mm H = 215 mm S = mm l = 60 mm a = 20 mm d = 30 mm CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Tính bồn cao vị Viết phương trình Bernoulli cho mặt thống bồn cao vị (mặt cắt 1-1) đầu ống dẫn lỏng vào tháp (mặt cắt 2): Z1 + P1 α V 21 P2 α V 22 + =Z 2+ + +∆ H ρ g g ρ g g Trong đó: Z1, Z2: chiều cao mặt thoáng bồn cao vị mặt cắt đầu ống dẫn lỏng vào tháp, m V1, V2: vận tốc mặt cắt 1, mặt cắt 2, m/s V1 = (m/s), V2 = 0,86 (m/s) H: tổn thất từ mặt cắt đến mặt cắt 2, m 1, 2: hệ số hiệu chỉnh động P1 = P2 = Pkk = 101325 N/m2: xem áp suất mặt thoáng bồn cao vị áp suất đầu vào ống dẫn H0 = Z1 – Z2: chiều cao mực chất lỏng bồn cao vị so với chiều cao ống dẫn lỏng vào tháp, m Từ phương trình Bernoulli ta có: H 0=( Z 1−Z 2) = H 0= P 2−P1 α V 22−α V 21 + +∆ H ρ g g α V 22 +∆ H g Chuẩn số Re: ℜ= V d ρ μ Với:  = 995,68 (kg/m3)  = 0,8007.10-3 (kg/m.s), độ nhớt nước 30oC V2 = 0,86 m/s Suy ra: ℜ= V d ρ 0,86.0,125 995,68 = =133677,53 μ 0,8007.10−3 Chế độ ống chảy rôi nên 1 = 2 = Thay vào ta được: α V 22 H 0= +∆ H g Trong đó: H = hdd + hcb hd: tổn thất dọc đường ống, m hcb: tổn thất cục miệng vào, miệng ra, chỗ uốn, van, m Tổn thất dọc đường ống L V2 h d= d g Trong đó: : hệ số tổn thất L: chiều dài ống, Chọn L = m d = 0,125 m, đường kính ống dẫn lỏng V = V2 = 0,86 (m/s), vận tốc dòng lỏng chảy ống Do Re > 104 nên: ¿ 1 = =0,152 ( 1,81.lgRe−1,64 ) (1,81.lg 133677,53−1,64 2) Vậy: L V2 0,862 h d= =0,152 =0,229 d g 0,125 2.9,81 Tổn thất cục Chọn hệ thống có: khuỷu cong (uốn góc 90o), hệ số tổn thất cục kh = 1,1 van: hệ số tổn thất cục v = 0,15 Đầu vào ống: dv = 0,5 Đầu ống: dr = Ta có: V2 V2 ( 0,862 ) h cb=∑ =( kh +❑v +❑dv +❑dr ) = 4.1,1+0,15+0,5+1 =0,228 m g g 2.9,81 ∆ H =0,229+0,229=0,457 m H 0= α V 22 0,862 +∆ H = +0,457=0,495 m g 2.9,81 Chiều cao bồn cao vị: Z1 = H0 + Z2 = H0 + hchân đỡ + hđáy + hlv Trong đó: hchân đỡ = 0,185 m hđáy = 0,3225 m hlv: chiều cao làm việc tháp Suy ra: Z1 = 0,495 + 0,185 + 0,3225 + 13 = 14 m 5.2 Tính cơng suất quạt Phương trình Bernoulli cho mặt cắt đầu vào ống hút (mặt cắt 1-1) mặt cắt ống thổi khí vào đáy tháp (mặt cắt 2-2): P1 α V 21 P2 α V 22 H q + Z 1+ + =Z + + +∆ H ρ g g ρ g g P2 −P α V 22−α V 21 H q =( Z 2−Z ) + + +∆ H ρ.g g Trong đó: Z1, Z2: chiều cao mặt cắt (1-1) (2-2) (m) Z1 = Z2 P1, P2: áp suất dịng khí ống khí ống đẩy P1 = 0, áp suất dư môi trường P2 = Pư = 8900 N/m2 V1, V2: vận tốc dịng khí mặt cắt (1-1) (2-2), m/s Chọn đường kính ơng hút đường kính ống đẩy d = d2 = 0,125 (m) nên V = V1 = V2 = 22,86 (m/s) H: tổn thất cột áp từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2), m 1, 2: hệ số hiệu chỉnh động Hq: cột áp quạt, m Chuẩn số Re ℜ= V d ρ 22,86.0,125 1,232 = =202324,14>104 −5 μ 1,74.10 Nên chế độ dòng chảy ống chế độ chảy rối nên 1 = 2 = Suy ra: ❑1 V 21=❑2 V 22 Từ phương trình Bernoulli ta có: P2 −P α V 22−α V 21 P2 H q =( Z 2−Z ) + + +∆ H= +H ρ.g g ρ.g Trong đó: H = hdd + hcb Với: hdd: tổn thất dọc đường ống (m) hcb: tổn thất cục miệng vào, miệng ra, chỗ uốn, van (m) Tổn thất dọc đường L V2 h d= d g L: chiều dàu ống dẫn khí Chọn L = 10 (m) d = (m), đường kính ống dẫn khí : hệ số tổn thất theo, hệ số tổn thất xác định: 6,81 =−2.lg ℜ √❑ [( 0,9 ) + ∆ 3,7 ] (công thức II.65, trang 380, sổ tay QTVTB tập 1) Với: ∆= ε :độ nhám tương đối d td Chọn ống thép hàn điều kiện ăn mịn ít:  = 0,2 (mm) (bảng II.15, trang 381, sổ tay QTVTB tập 1) Bảng II.15, trang 381, sổ tay QTVTB tập ∆= 0,2 =0,0016 125 Suy ra: 6,81 =−2.lg ℜ √❑ [( 0,9 ) + ∆ 6,81 =−2 lg 3,7 202324,14 ] [( ) 0,9 + 0,0016 3,7 Suy ra:  = 0,0233 V = 22,86 (m/s) Vậy: L V2 10 22,862 h d= =0,0233 =49,65(m) d g 0,125 2.9,81 Tổn thất cục Chọn hệ thống khủy cong 90o:  = 1,13 van:  = 0,5 lưu lượng kế:  = 0,15 Hệ số tổn thất khỏi ống đẩy:  = h cb=∑ V2 ( 22,862 = 2.1,13+0,5+0,15+1 ) =104,14 (m) g 2.9,81 Cột áp quạt ] Hq= Pu 9620,89 + hd +h cb= + 49,65+104,14=949,83 m ρ.g 1,232.9,81 Công suất quạt N ¿= Q H q ρ g ( KW ) 1000 Trong đó: Q: lưu lượng dịng khí m3/s Q= 1010 m3/h =0,281 m3/s  = 1,232 (kg/m3) : hiệu suất Do quạt có hiệu suất trung bình   = 0,6 Vậy công suất quạt: N ¿= Q H q ρ g 0,281.949,83.1,232 9,81 = =5,38 ( KW ) 1000 1000.0,6 Công suất thực quạt: N th =k N ¿ Với: k: hệ số dự trữ công suất, chọn k = 1,1 Vậy công suất thực quạt: N th =k N ¿ =1,1.5,04=5,918 Chọn quạt có cơng suất Hp 5.3 Tính cơng suất bơm Viết phương trình Bernoulli cho mặt cắt đầu vào ống hút (mặt cắt 1-1) mặt cắt đầu ống đẩy (mặt cắt 2-2) H b + Z 1+ P1 α V 21 P2 α V 22 + =Z 2+ + +∆ H ρ g g ρ g g Suy ra: P2−P α V 22−α V 21 H b= ( Z 2−Z ) + + +∆ H ρ.g g Trong đó: Z1, Z2: chiều cao mặt cắt (1-1) (2-2) (m) Z1 = m, Z2 = m P1, P2: áp suất dòng khí ống khí ống đẩy P1 = P2 = Pkk: xem áp suất mặt cắt (1-1) áp suất mặt cắt (2-2) V1, V2: vận tốc dòng chảy ống hút ống đẩy Chọn đường kính ống hút đường kính ống đẩy d = d2 = 0,125 (m) nên V1 = V2 = 0,86 m/s H: tổn thất cột áp từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2), m 1, 2: hệ số hiệu chỉnh động Hb: cột áp bơm, mH2O Chuẩn số Re: ℜ= V d ρ 0,86.0,125 995,68 = =133677,53>104 −3 μ 0,8007 10 Chế độ dòng chảy ống chế độ chảy rối nên 1 = 2 Vậy: ∝2 V 21=∝2 V 22 Nên: Hb = Z2 – Z1 +H Với: H = hdd + hcb Trong đó: hdd: tổn thất dọc đường ống, m hcb: tổn thất cục miệng vào, miệng ra, chỗ uốn, van, m Tổn thất dọc đường L V2 h d= d g Trong đó: L: chiều dài ống, chọn L = 13 m d = 0,125 (m), đường kính ống dẫn khí : hệ số tổn thất theo, hệ số tổn thất xác định: ¿ 1 = =0,152 ( 1,81.lgRe−1,64 ) (1,81.lg 133677,53−1,64 2) V = 0,86 (m/s) Vậy: L V2 13 0,862 h d= =0,152 =0,6 d g 0,125 2.9,81 Tổn thất cục Chọn hệ thống Hệ số tổn thất cục đoạn ống cong  = 1,13 Hệ số tổn thất van chiều v = 1,3 h cb=∑ V2 ( 0,862 = 4.1,13+1,3 ) =0,22m g 2.9,81 Cột áp bơm H b=Z 2−Z 1+ hd +h cb=8+0,6+0,2=8,82 m Công suất bơm N ¿= Q Hb ρ g ( KW ) 1000 Trong đó: Q: lưu lượng dịng khí m3/s Q= Ltr M tr Gxd 2094,37.18 = = =0,0105 ρH O ρH O 995,68.3600 2  = 995,68 (kg/m3) : hiệu suất chung  = 0,8 Vậy công suất bơm: N ¿= Q H b ρ g 0,0105.8,82.995,68 9,81 = =1,13 ( KW ) 1000 1000.0,8 Công suất thực bơm: N th = N ¿ Với: : hệ số hao tổn công suất Theo bảng II.33, trang 440, sổ tay QTVTB tập 1, chọn  = 1,5 Vậy công suất thực bơm: N th = N ¿ =1,13.1,5=1,695( KW ) Vậy chọn bơm có cơng suất Hp 5.4 Tính cyclon lọc bụi Để tính tốn thiết bị cyclon, ta dùng phương pháp chọn: Chọn điều kiện làm việc ứng với nhiệt độ 30oC Đường kính cyclon: D= √ Q π ω q (III.47, trang 522, sổ tay QTVTB tập 1) Q: lưu lượng khí vào cyclon, m3/s q: tốc độ quy ước, m/s ❑ p= √ 2∆ p pk (III.48, trang 522, sổ tay QTVTB tập 1) Với: ∆p Tỉ số: p =540 … 740 ,ta chọn 540 k : hệ số trở lực dựa vào kiểu cyclon, dựa vào bảng III.10, trang 528, sổ tay QTVTB tập 1), chọn cyclon H15 nên  = 105 Suy ra: ❑ p= √ 2∆ p 2.540 = =3,2 m/s pk 105 √ 1010 Q 3600 D= = =0,33 m π π ω 3,2 q √ √ Các kích thước chi tiết cyclon: Dựa vào sách “Sổ tay Q trình cơng nghệ hóa chất, tập 1, tr.524, bảng III.4” ta tính tốn kích thước tỷ đối so với D= 0,33m ứng với cyclon dạng ΠH15 sau Chiều cao cửa vào (kích thước bên trong): a = 0,66D = 0,22 m Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 1,74D = 0,57 m Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2,26D = 0,75 m Chiều cao phần hình nón: h3 = 20D = 6,6 m Chiều cao phần bên ống tâm: h4 = 0,3D = 0,1 m Chiều cao chung: H = 4,56D = 1,5 m Đường kính ngồi ống ra: d1 = 0,6D = 0,2 m Đường kính cửa tháo bụi: d2 = 0,35D = 0,12 m Chiều rộng cửa vào b1/b = 0,26D/0,2D = Chiều dài ống cửa vào: l = 0,6D = 0,2 m Khoảng cách từ tận cyclon đến mặt bích: h5 = 0,28D = 0,09 m Góc nghiêng nắp ống vào:  = 15o Đường kính cyclon: D = 0,33 m Hệ số trở lực cyclon:  = 105 CHƯƠNG 6: TÍNH KINH TẾ CHO QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 6.1 Tính cho thiết bị Khối lượng thân tháp, đáy nắp, đĩa phân phối, bích lưới đỡ thép X18H10T: m = mđáy + mnắp + mthân + mđĩa + mlưới đỡ + 12.mbích thân + 4.mbích dẫn lỏng + 4.mbích dẫn khí = 64,36 + 64,36 + 1540,5 + 2.111,16 + 2.10,52 + 12.55,9 + 8.3,26 = 2609,46 kg Thể tích đệm: π V đ = 1,192 11,7=13 m Khối lượng ghép bích chân đỡ, tay treo thép CT3 là: m = 3.20,98 + 4.3,48 = 76,86 kg Tên thiết bị Thông số kỹ thuật Số lượng Đơn giá Thành tiền(VND) Thép X18H10T Kg 2609,46 26,000đ/kg 67,846,000 Thép CT3 Kg 76,86 20,000đ/kg 1,537,000 Bu lông M20 M16 192 32 5,000đ/con 4,000đ/con 960,000 128,000 Đệm m3 13 5,000,000 65,000,000 Tiền gia công chế tạo 30,000,000 Tổng số tiền 165,471,000 6.2 Tính cho thiết bị phụ Thiết bị Lưu lượng kế Van Bơm Quạt Ống thép Cycol Tổng tiền chi tiết Thông số kỹ thuật Cái Cái 2Hp 6Hp m Số lượng Đơn giá Thành tiền 2 28 1,500,000/cái 50,000/cái 700,000/Hp 600,000/Hp 30,000/m 30,000,000/cái 3,000,000 450,000 2,800,000 6,400,000 840,000 30,000,000 43,490,000 6.3 Tổng số tiền đầu tư Ngồi cịn số chi phí phát sinh khác: 10,000,000 VND Vậy tổng số tiền đầu tư: 165,471,000 + 43,490,000 + 10,000,000 = 218,961,000 VND CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN Ơ nhiễm mơi trường hoạt động công nghiệp gây mà nguy lớn nhiễm khơng khí, bảo vệ mơi trường bảo vệ sức khoẻ Hơn ta tận dụng khí thải cho ngành cơng nghiệp khác Qua q trình nghiên cứu, tính tốn em hồn thành đồ án mơn học giao với đề tài: “Thiết kế thiết bị tháp hấp thu SO2 dạng đệm” Em có số nhận xét sau: Tháp đệm có khả loại bỏ SO từ khí thải cách hiệu Trong thực tế việc sử dụng nước tinh khiết làm dung mơi có nhược điểm loại bỏ khí SO thấp so với dung môi khác phát sinh nước thải Khi sử dụng dung môi khác: H2SO4, NaClO, NaOH hiệu hấp thu tăng giảm lượng nước thải Ưu điểm phương pháp này: sử dụng dung mơi rẻ, dễ tìm, cấu tạo đơn giản dễ vận hành, trở lực thấp Tuy nhiên tồn số hạn chế: khó chế tạo kích thước cơng nghiệp, suất xử lý nhỏ, đạt hiệu hấp thu khí đầu vào phải xử lý sơ để làm bụi, nước hấp thu phải sạch, tránh tạo cặn cản trở dịng khí, dễ xảy ngập lục điều chỉnh lưu lượng pha khí lỏng khơng hợp lý Trong q trình tính tốn kết có sai sót sử dụng phương pháp nội suy ngoại suy nên khơng tránh nhiều sai sót Mong thầy thơng cảm góp ý kiến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://hoabinhxanh.vn/xu-ly-khi-thai-nha-may-nhiet-dien-dot-than/ (accessed 24/08/2021) [2] https://sites.google.com/site/timhieumuaacid/anh-huong-cua-mua-acid/anhhuong-cua-mua-axit-len-ao-ho-va-he-thuy-sinh-vat (accessed 24/08/2021) [3] GS TS Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm khơng khí xử lý khí thải – tập 3, NXB KHKT Hà Nội-2001 [4] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình thiết bị tập 1”, NXB KHKT Hà Nội – 1999 [5] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình thiết bị tập 2”, NXB KHKT Hà Nội – 1999 ... thụ h? ?a h? ??c: q trình chất bị h? ??p thụ tham gia vào số phản ứng h? ?a h? ??c với dung mơi h? ??p thụ Chất khí độc h? ??i bị biến đổi chất h? ?a h? ??c trở thành chất khác Quá trình h? ??p thụ mạnh hay yếu tùy thuộc... chất h? ?a h? ??c dung mơi chất ô nhiễm khí thải Để h? ??p thụ số chất ta phải dựa vào độ h? ??a tan chọn lọc chất khí dung mơi để chọn lọc dung mơi cho thích h? ??p chọn dung dịch thích h? ??p (trong trường h? ??p... trình khơng kinh tế tổ hao xyđilin Q trình khử SO2 đimetylanilin Với khí thải có 35% (thể tích) khí SO dùng đimetylanilin làm chất h? ??p thụ có hiệu dùng xyđilin h Hấp thụ khí SO2 than hoạt tính Phương